油气集输简介

1、2022-7-51油气集输简介寇寇 杰杰 邮件： 电话：139698775592022-7-52油藏勘探油藏勘探油田开发油田开发油气集输油气集输寻找石油资源寻找石油资源地球资源与信息学院地球资源与信息学院石油工程学院石油工程学院地下地下 地上地上水、砂、盐等固体杂质水、砂、盐等固体杂质储运与建筑工程学院储运与建筑工程学院钻井钻井 采油采油原油、伴生气原油、伴生气收集、净化处理、运输收集、净化处理、运输采油工程采油工程化学化工学院化学化工学院石油的炼制与加工石油的炼制与加工石油加工石油加工2022-7-53油气集输的工作任务 将分散的油井产物、分别测得将分散的油井产物、分别测得各单井的原油、天然

2、气和采出水的各单井的原油、天然气和采出水的产量值后，汇集、处理成出矿原油、产量值后，汇集、处理成出矿原油、天然气、液化石油气及天然汽油，天然气、液化石油气及天然汽油，经储存、计量后输送给用户的的油经储存、计量后输送给用户的的油田生产过程。田生产过程。 2022-7-54油气集输的生产系统油气集输的生产系统2022-7-55油气集输的工作范围 油气集输的工作范围是指以油井为油气集输的工作范围是指以油井为起点，矿场原油库或输油、输气管线首起点，矿场原油库或输油、输气管线首站为终点的矿场业务。站为终点的矿场业务。 2022-7-56油气集输的工作内容2022-7-57油气集输的工作内容2022-7-

3、58油田产品油田产品 商品原油、天然气、液化石油气、商品原油、天然气、液化石油气、稳定轻烃和净化污水稳定轻烃和净化污水2022-7-59油气集输系统的组成 n 油田地面集输系统有各种站和管线组成。油田地面集输系统有各种站和管线组成。n 管线按所输送的介质分为气、油、水单相管和油气混输管管线按所输送的介质分为气、油、水单相管和油气混输管以及油气水混输管。出油管线、集油管线以及油气水混输管。出油管线、集油管线 、矿场输油管线、矿场输油管线、集气管线、输气管线集气管线、输气管线 。 n 至于站，名称不算统一，大致有：分井计量站至于站，名称不算统一，大致有：分井计量站 、交接计、交接计量站量站 、接转

4、站、接转站 、原油脱水站、原油脱水站 、矿场油库、矿场油库 、增压集气站、增压集气站 、压气站压气站 、集中处理站、集中处理站 。 2022-7-510 油层能量不足以使石油由地下流至地面时，或虽能流油层能量不足以使石油由地下流至地面时，或虽能流至地面但不能满足增大产油量要求时，都必须借助于机械至地面但不能满足增大产油量要求时，都必须借助于机械能量进行开采。在机械采油中，广泛采用深井泵采油法，能量进行开采。在机械采油中，广泛采用深井泵采油法，这类油井通常称为抽油井。这类油井通常称为抽油井。抽油机深井泵装置抽油机深井泵装置2022-7-511抽油机图片2022-7-512油气混输2022-7-5

5、13矿场集输管路的定义矿场集输管路的定义 从油气井到矿场原油库、长距离输油管和输气从油气井到矿场原油库、长距离输油管和输气管首站、矿场地域内的所有输送工艺流体（原油和管首站、矿场地域内的所有输送工艺流体（原油和天然气）的管路统称为天然气）的管路统称为矿场集输管路矿场集输管路。 2022-7-514混输管路的应用 沙漠油田沙漠油田 陆地上的边际油田陆地上的边际油田 滩海及海上油田滩海及海上油田 2022-7-515气液混输管路的特点气液混输管路的特点 1 1、流型变化多（、流型变化多（Taitel-Dukler流型）流型） 2022-7-516垂直管流型（a）气泡流；（）气泡流；（b）段塞流；（

6、）段塞流；（c）乳沫状流；（）乳沫状流；（d）环状流）环状流2022-7-517气液混输管路的特点2 2、存在相间能量交换和能量损失、存在相间能量交换和能量损失 3 3、存在传质现象、存在传质现象 4 4、流动不稳定、流动不稳定5 5、存在作用力、存在作用力6 6、存在非牛顿流体和水合物、存在非牛顿流体和水合物2022-7-518图片2022-7-519油气水分离2022-7-520分离方式和分离级数分离方式和分离级数 油气共存对油井产品计量、矿场加工、储存以及长距离油气共存对油井产品计量、矿场加工、储存以及长距离输送等方面都产生了很大的影响，为满足这些环节的需要，输送等方面都产生了很大的影响

7、，为满足这些环节的需要，就需将油气混合物按液体和气体分开，成为通常所说的原油就需将油气混合物按液体和气体分开，成为通常所说的原油和天然气，也就是油气分离。和天然气，也就是油气分离。1、分离方式、分离方式 从油井生产出来的油气混合物带有一定的压力和高于大从油井生产出来的油气混合物带有一定的压力和高于大气的温度。在沿集输管网流动的过程中，随着压力的降低，气的温度。在沿集输管网流动的过程中，随着压力的降低，溶解在液相中的气体不断析出。分离方式对所得原油和天然溶解在液相中的气体不断析出。分离方式对所得原油和天然气的数量和质量都有很大的影响，为了提高分离效果，通常气的数量和质量都有很大的影响，为了提高分

8、离效果，通常采用多级分离。采用多级分离。2022-7-521二级分离流程二级分离流程 1油气混合物；油气混合物；2分离器；分离器；3平衡气；平衡气；4油；油；5储罐；储罐；6泵泵2022-7-522多极分离与一次分离的比较多极分离与一次分离的比较 多级分离所得的储罐原油收率高多级分离所得的储罐原油收率高 多级分离所得的原油密度小多级分离所得的原油密度小 原油组成合理，蒸汽压低，蒸发损耗少，效果好原油组成合理，蒸汽压低，蒸发损耗少，效果好 多级分离所得天然气数量少，重组分在气体中的比例少多级分离所得天然气数量少，重组分在气体中的比例少 多级分离天然气处理成本低多级分离天然气处理成本低 2022-

9、7-5232、分离级数、分离级数n 理论上，分离级数愈多，最终液体收获量愈多，但过多地理论上，分离级数愈多，最终液体收获量愈多，但过多地增加分离级数会造成投资和操作费用大幅度上升，而且超过增加分离级数会造成投资和操作费用大幅度上升，而且超过三级或四级分离，原油收率的增加幅度则越来越小。三级或四级分离，原油收率的增加幅度则越来越小。n根据石油行业标准，油气分离的分离级数应根据油气集输系根据石油行业标准，油气分离的分离级数应根据油气集输系统压力和油气组分综合考虑确定，有关资料一般都推荐分离统压力和油气组分综合考虑确定，有关资料一般都推荐分离级数为级数为24级。级。2022-7-524图片2022-

10、7-525气液两相分离器气液两相分离器n在相同工况下，卧式分离器较立式分离器的气体处在相同工况下，卧式分离器较立式分离器的气体处理能力更大，因此在生产上广泛使用卧式分离器。理能力更大，因此在生产上广泛使用卧式分离器。工作原理如图：工作原理如图：2022-7-526 2022-7-527气液两相分离器气液两相分离器立式分离器立式分离器离心式分离器离心式分离器2022-7-528油气水三相分离器油气水三相分离器 随着油井含水比例的增加，分水任务日渐繁重。含水油井随着油井含水比例的增加，分水任务日渐繁重。含水油井产物在进入分离器后，在油气分离的同时，油水由于密度差也产物在进入分离器后，在油气分离的同

11、时，油水由于密度差也会在分离器内分离，使一部分水沉降至分离器底部。处理这种会在分离器内分离，使一部分水沉降至分离器底部。处理这种含水油气混合物的分离器必须有油、气、水三个出口，这种分含水油气混合物的分离器必须有油、气、水三个出口，这种分离器称为三相分离器。离器称为三相分离器。2022-7-529 2022-7-530油气水三相分离器油气水三相分离器n当前三相分离器发展的重点是，研发高效填料，提高分离效率，当前三相分离器发展的重点是，研发高效填料，提高分离效率，缩短分离时间，减小分离器的工艺尺寸。缩短分离时间，减小分离器的工艺尺寸。n高效型三相分离器是将机械、热、电和化学等各种油气水分离高效型三

12、相分离器是将机械、热、电和化学等各种油气水分离工艺技术融合应用在一个容器，通过精选和合理布设分离器内工艺技术融合应用在一个容器，通过精选和合理布设分离器内部分离元件，达到油气水高效分离的目的。其优点是成撬组装，部分离元件，达到油气水高效分离的目的。其优点是成撬组装，极大地减少现场安装的工作量和所需的安装空间，具有较大的极大地减少现场安装的工作量和所需的安装空间，具有较大的机动性以适应油田生产情况变化的需要，使流程简化，方便操机动性以适应油田生产情况变化的需要，使流程简化，方便操作管理。作管理。 2022-7-531综合型卧式三相分离器综合型卧式三相分离器 2022-7-532 2022-7-5

13、33HNS分离器分离器 2022-7-534HNS型高效三相分离器结构特点型高效三相分离器结构特点 2022-7-535 HNS型高效三相分离器技术特点型高效三相分离器技术特点 2022-7-536HNS型高效三相分离器与国外同类设备技术指标对比表型高效三相分离器与国外同类设备技术指标对比表 2022-7-537 15147613 4621102101913122511118122022-7-538n采用板槽式布液双向流油气水分离技术，加快油水分离采用板槽式布液双向流油气水分离技术，加快油水分离速度，提高油水分离质量速度，提高油水分离质量 n采用两级填料聚结、整流技术，改善油水分离条件，提采用

14、两级填料聚结、整流技术，改善油水分离条件，提高油水分离效率高油水分离效率 n采用整流分离填料改善分散水相在油连续相中的流场条采用整流分离填料改善分散水相在油连续相中的流场条件，实现分散相与连续相的快速分离件，实现分散相与连续相的快速分离 n采用采用“倒虹吸倒虹吸”法控制油水界面，采用机械式仪表控制法控制油水界面，采用机械式仪表控制油、水室液位，采用自力式调节阀控制分离器压力，基油、水室液位，采用自力式调节阀控制分离器压力，基本实现操作自动化本实现操作自动化 2022-7-539 2022-7-5402022-7-541分离技术n 分离技术的现状分离技术的现状 n 传统分离器改进传统分离器改进n

15、 旋风分离器旋风分离器n 螺旋叶片式分离器螺旋叶片式分离器 n 水力旋流器分离技术水力旋流器分离技术n GLCC分离技术分离技术 2022-7-542分离技术的发展分离技术的发展2022-7-543分离器简化图n 图3-1 简化后分离器的外形图2022-7-544入口装置n图1-1A旋风分离式入口装置图 1-1B立式单旋风分离器2022-7-545入口构件n图3-2 倒T形入口构件 图3-3 耙形入口构件2022-7-546整流构件n图3-6竖板整流构件 3-7 横板整流构件 n 3-8 圆筒整流构件 3-9 田字板整流构件2022-7-547聚结构件n图1-2D Plate-Pack波纹板

16、图1-2E Stokes-Pack垂直波纹板 图1-2F Stokes-Pack水平波纹板n图1-2A 平行板波纹填料 图1-2B 自支撑式波纹填料 图1-2C 峰谷搭片式波纹填料n图图1-2 规整填料规整填料n图1-2G孔板波纹填料 图1-2H瓷质规整波纹填料 图1-2I全塑蜂窝直管填料2022-7-548聚结构件n图3-14 平板平行板组 图3-15 斜板平行板组n图3-16 蛇形板相向平行板组 图3-17 蛇形板相背平行板组n图3-18 田字板平行板组 图3-19 斜板交错搭接平行板组2022-7-549波纹板波纹板2022-7-550波纹板型式波纹板型式2022-7-551集液构件 图

17、1-3集液构件图1-3C 筒堰板式 图1-3B 可调堰板式图1-3A 固定堰板式 图1-3B 溢流堰板式2022-7-5522022-7-553旋风分离器2022-7-554紧凑型气液分离器2022-7-555 2022-7-556井下螺旋叶片式分离器井下螺旋叶片式分离器n在该分离器中没有运动零件。多相在该分离器中没有运动零件。多相液流沿井筒上行进入到螺旋段，在液流沿井筒上行进入到螺旋段，在这里固定不动的螺纹浆叶之间的螺这里固定不动的螺纹浆叶之间的螺距使得液流受力开始旋转。旋转产距使得液流受力开始旋转。旋转产生离心力，离心力使得液体沿油管生离心力，离心力使得液体沿油管内壁流动，气体在油管中心流

18、动。内壁流动，气体在油管中心流动。一部分气体会通过油管内壁上的孔一部分气体会通过油管内壁上的孔眼排出，并经过旁通管进入油套环眼排出，并经过旁通管进入油套环空。液体和一部分气体（举升流体空。液体和一部分气体（举升流体所需要的气体）沿油管被向上举升。所需要的气体）沿油管被向上举升。 n工作性能取决于螺旋的螺距、直径工作性能取决于螺旋的螺距、直径和长度，以及液流和气流的流量。和长度，以及液流和气流的流量。2022-7-557地面螺旋分离器地面螺旋分离器 在地面条件下应用分离在地面条件下应用分离器的直径不必按井底用时限器的直径不必按井底用时限制在小于制在小于3.75in，所以在地，所以在地面应用中使用

19、了可减少压降面应用中使用了可减少压降的大直径螺旋分离器。螺旋的大直径螺旋分离器。螺旋分离器的直径为分离器的直径为5.5in，被安，被安放在一段放在一段6in的管子中。在的管子中。在6in管子的外边再套上一段管子的外边再套上一段8in的管子，安装一个测压孔，的管子，安装一个测压孔，从而可通过环空中的压力探从而可通过环空中的压力探测到内管的冲蚀或腐蚀，防测到内管的冲蚀或腐蚀，防止发生原油泄漏。止发生原油泄漏。2022-7-558螺旋叶片式分离器试验结果螺旋叶片式分离器试验结果n螺旋分离器是一种既可用于井下油管也可用于地面，可从液流中螺旋分离器是一种既可用于井下油管也可用于地面，可从液流中分离出部分

20、气体的结构紧凑且经济可行的分离设备分离出部分气体的结构紧凑且经济可行的分离设备 n对井下分离器进行的实验室试验表明，可将对井下分离器进行的实验室试验表明，可将80%的气体从采出的气体从采出液流中分离出来，且液体夹带很少。当分离的气体量小于液流中分离出来，且液体夹带很少。当分离的气体量小于60%时，在分离的气流中几乎测不到任何液体时，在分离的气流中几乎测不到任何液体 n在油井中，分离器可以稳定地进行气体分离，不会出现将液体夹在油井中，分离器可以稳定地进行气体分离，不会出现将液体夹带到环空中的现象。在这些试验中，分离器最多从液流中可将带到环空中的现象。在这些试验中，分离器最多从液流中可将43%的气

21、体分离出来的气体分离出来 n当将螺旋分离器安装在地面时，它可成功地为气举作业提供举升当将螺旋分离器安装在地面时，它可成功地为气举作业提供举升所需的天然气。有所需的天然气。有50%60%的产出气可用于举升作业的产出气可用于举升作业 n地面分离器的费用约为安装设传统分离器容器费用的地面分离器的费用约为安装设传统分离器容器费用的2%。虽然。虽然作业场所不同所需的费用有所差异，但粗估费用的节省是相当可作业场所不同所需的费用有所差异，但粗估费用的节省是相当可观的观的 2022-7-559 水力旋流器是一种用途非常广泛的分离设备，其历史可追溯到水力旋流器是一种用途非常广泛的分离设备，其历史可追溯到1891

22、1891年。年。当时，当时，E.BretneyE.Bretney在美国申请了世上第一个水力旋流器专利，然而，与大在美国申请了世上第一个水力旋流器专利，然而，与大多数专利的命运相同，这一专利在很长时间内一直被束之高阁，并未在多数专利的命运相同，这一专利在很长时间内一直被束之高阁，并未在工业上得到任何重要的应用。直到差不多半个多世纪以后的工业上得到任何重要的应用。直到差不多半个多世纪以后的19391939年，年，DriessenDriessen才在荷兰的一座煤矿里将水力旋流器用于煤泥水的澄清作业。才在荷兰的一座煤矿里将水力旋流器用于煤泥水的澄清作业。这是水力旋流器在工业上的首次应用，因而其在水力旋

23、流器发展史上的这是水力旋流器在工业上的首次应用，因而其在水力旋流器发展史上的意义远远超过其本身。进入二十世纪意义远远超过其本身。进入二十世纪5050年代以后，水力旋流器在世界各年代以后，水力旋流器在世界各地的选矿厂得到日益广泛的应用，这时水力旋流器的结构日趋完善，形地的选矿厂得到日益广泛的应用，这时水力旋流器的结构日趋完善，形成了现在所说的传统的或常规的结构模式。成了现在所说的传统的或常规的结构模式。19801980年，年，D.A.ColmanD.A.Colman和和M.T.ThewM.T.Thew公布了公布了“液液分离用水力旋流器液液分离用水力旋流器”的研究成果，并于的研究成果，并于1984

24、1984年，年，首次将液液分离用水力旋流器用于海洋石油工业的含油污水处理。产首次将液液分离用水力旋流器用于海洋石油工业的含油污水处理。产生了被生了被M.T.ThewM.T.Thew教授称为教授称为“南安普敦双锥型南安普敦双锥型”的液液分离水力旋流器，的液液分离水力旋流器，世人常常将他们研制的这类旋流器称为世人常常将他们研制的这类旋流器称为“ColmanColman型型”或或“Colman&ThewColman&Thew型型”水力旋流器。后来国内外研制的水力旋流器基本上都是这种结构的，只水力旋流器。后来国内外研制的水力旋流器基本上都是这种结构的，只是尺寸不同。是尺寸不同。 水力旋流器分离技术水力

25、旋流器分离技术2022-7-560 液液水力旋流器最早的应用见于液液水力旋流器最早的应用见于19431943年，美国原子能委员会年，美国原子能委员会的的TepeTepe和和WoodsWoods将其用于乙醚水系统的分离，随后被用于液液及将其用于乙醚水系统的分离，随后被用于液液及液液固系统的分离，但被广泛地应用于工业则是始自于油水液液固系统的分离，但被广泛地应用于工业则是始自于油水分离。分离。19831983年英国年英国SouthamptonSouthampton大学的研究小组设计的液液分离水力大学的研究小组设计的液液分离水力旋流器在两家公司注册，并生产出第一台工业用高压旋流器在两家公司注册，并生

26、产出第一台工业用高压VortoilVortoil型液液型液液水力旋流器，该台旋流器在澳大利亚的水力旋流器，该台旋流器在澳大利亚的Bass StraitBass Strait油田平台上进行油田平台上进行试验，取得了满意的结果。在试验，取得了满意的结果。在19851985年底，年底，Serck BakerSerck Baker公司制造并安公司制造并安装了第一台大型旋流器设备，处理量为装了第一台大型旋流器设备，处理量为14t/min14t/min。从此以后，液液分。从此以后，液液分离水力旋流器的工业应用迅速增长。到离水力旋流器的工业应用迅速增长。到19881988年全世界有年全世界有1818套液液分

27、套液液分离旋流器在运行，但到离旋流器在运行，但到19921992年，仅年，仅CSPICSPI公司在世界各地就销售公司在世界各地就销售 VortoilVortoil旋流器旋流器146146套，总处理量为套，总处理量为50729m50729m3 3/h/h。现在世界上生产液液。现在世界上生产液液分离水力旋流器的主要厂家有分离水力旋流器的主要厂家有ConocoConoco公司、公司、KvanernerKvanerner公司、公司、KrebsKrebs公司、公司、BWNBWN公司、公司、AmocoAmoco公司、公司、NeyrteNeyrte公司、公司、TotalTotal公司、公司、Tech-Tec

28、h-niquipniquip公司等。公司等。 水力旋流器分离技术2022-7-561水力旋流器的优点 体积小、重量轻体积小、重量轻 投资省、经营费用低投资省、经营费用低 可靠性高可靠性高 流量调节范围宽，对流量适应性好流量调节范围宽，对流量适应性好 安装方向不受限制安装方向不受限制 2022-7-562经济对比经济对比 使用水力旋流器和传统分离设备处理同一口井的采出液，使用水力旋流器和传统分离设备处理同一口井的采出液，传统处理设备的处理量是传统处理设备的处理量是90BOPD90BOPD、1489BWPD1489BWPD、23MCFD23MCFD，水力，水力旋流器的处理量是旋流器的处理量是88.

29、2BOPD88.2BOPD、1494BWPD1494BWPD、22MCFD22MCFD，水力旋流，水力旋流器比传统设备减少投资器比传统设备减少投资$300$300，000000，月现金流动节省，月现金流动节省$330$330。在西得克萨斯普通规模油田的联合站中，旋流器系统占地比在西得克萨斯普通规模油田的联合站中，旋流器系统占地比传统设备减少传统设备减少9 9，投资减少，投资减少$160$160，000000，月操作费用节省，月操作费用节省$12$12，000000。 2022-7-563水力旋流器的分类 旋风分离器旋风分离器 液固旋流分离器液固旋流分离器 气液旋流分离器气液旋流分离器 液液旋流

30、分离器液液旋流分离器 2022-7-564液液旋流器的分类和定义液液旋流器的分类和定义2022-7-565水力旋流器的基本结构水力旋流器的基本结构2022-7-566水力旋流器的工作原理水力旋流器的工作原理 流体混合物通过旋流器腔室上部的切向入口流体混合物通过旋流器腔室上部的切向入口1 1进入旋流器，涡流腔室在不破进入旋流器，涡流腔室在不破坏倒锥形流动核心的情况下使流体产生旋转。在大锥段坏倒锥形流动核心的情况下使流体产生旋转。在大锥段L2L2处，当流体被迫向容器处，当流体被迫向容器底部流动时，沿容器壁流体产生螺旋线运动，流体加速至很高的速度，产生很大底部流动时，沿容器壁流体产生螺旋线运动，流体

31、加速至很高的速度，产生很大的离心力，由于流体密度的不同，导致流体中各相的离心力不同，从而重相移向的离心力，由于流体密度的不同，导致流体中各相的离心力不同，从而重相移向器壁处，轻相流向压力较低的轴心处，促使轻重组分迅速分离。流体通过小锥管器壁处，轻相流向压力较低的轴心处，促使轻重组分迅速分离。流体通过小锥管段时，由于横截面积逐渐缩小，外圈旋转的重相促使轴中心处的轻相呈倒锥形向段时，由于横截面积逐渐缩小，外圈旋转的重相促使轴中心处的轻相呈倒锥形向上流动，从容器上方溢流出口上流动，从容器上方溢流出口3 3排出。重相携带少量轻相移向旋流器尾直管段排出。重相携带少量轻相移向旋流器尾直管段LuLu处，从底

32、流出口处，从底流出口2 2排出，使流体混合物资旋流器中的停留时间增加，强化分离效排出，使流体混合物资旋流器中的停留时间增加，强化分离效果，同时流体的旋转速度下降，以较平稳的流动进入旋流器外壳内，减少流动和果，同时流体的旋转速度下降，以较平稳的流动进入旋流器外壳内，减少流动和冲击能量损失。一般流体混合物在旋流器内的停留时间约为冲击能量损失。一般流体混合物在旋流器内的停留时间约为2 2秒。秒。 2022-7-567水力旋流器的影响因素水力旋流器的影响因素油水密度差油水密度差 油粒尺寸油粒尺寸 粘度粘度 水温水温 进口含油量进口含油量 进口流量进口流量 2022-7-568液体旋流分离的要求 应产生

33、非常强烈的旋流，使分散相有足够的径向迁移应产生非常强烈的旋流，使分散相有足够的径向迁移 旋流器直径要小，并有足够大的长径比旋流器直径要小，并有足够大的长径比 油芯附近的液流层必须稳定，避免油水两相的重混油芯附近的液流层必须稳定，避免油水两相的重混 旋流器应具有很小的圆锥角，导流口能使液流产生好的旋旋流器应具有很小的圆锥角，导流口能使液流产生好的旋流，旋流轴与旋流器几何轴线应重合流，旋流轴与旋流器几何轴线应重合 2022-7-569旋流技术在油气田的应用 原油旋流预脱气技术原油旋流预脱气技术 原油旋流除砂技术原油旋流除砂技术 原油旋流预脱水技术原油旋流预脱水技术 含油污水旋流除油技术含油污水旋流

34、除油技术 原油旋流脱水净化技术原油旋流脱水净化技术 气体旋流净化技术气体旋流净化技术2022-7-570原油旋流预脱气技术原油旋流预脱气技术 2022-7-571原油旋流预脱气技术原油旋流预脱气技术 油井来液首先沿轴向进入设备的内旋流筒，在导向叶片的油井来液首先沿轴向进入设备的内旋流筒，在导向叶片的约束下产生高速旋流，因气相密度较小而向轴心运移并沿轴向约束下产生高速旋流，因气相密度较小而向轴心运移并沿轴向流至设备的气相出口；液相及其所携带的固相因密度较大而沿流至设备的气相出口；液相及其所携带的固相因密度较大而沿内旋流筒器壁作螺旋运动；在内旋流筒的排料端设有液相排泄内旋流筒器壁作螺旋运动；在内旋

35、流筒的排料端设有液相排泄口，从气相中分离出的液相及其所携带的固相，在离心力场的口，从气相中分离出的液相及其所携带的固相，在离心力场的作用下经由此口进入外旋流筒，然后在惯性作用下流至进料端作用下经由此口进入外旋流筒，然后在惯性作用下流至进料端的集液室中，溢出的部分气体经设备进料端的开口再次进入内的集液室中，溢出的部分气体经设备进料端的开口再次进入内旋流筒进行二次分离，从而实现气旋流筒进行二次分离，从而实现气- -液相间较为彻底的分离。液相间较为彻底的分离。 2022-7-572原油旋流除砂技术 2022-7-573原油旋流除砂技术原油旋流除砂技术2022-7-574含油污水旋流除油技术含油污水旋

36、流除油技术 2022-7-575含油污水旋流除油技术含油污水旋流除油技术2022-7-576原油旋流脱水净化技术原油旋流脱水净化技术 2022-7-577动态旋流分离器处理含油污水时的典型工作参数动态旋流分离器处理含油污水时的典型工作参数 2022-7-578气体旋流净化技术 2022-7-579油田地面旋流分离工艺油田地面旋流分离工艺2022-7-580 污水经污水流入管（污水经污水流入管（1 1）流入截面面积很小的喷嘴（）流入截面面积很小的喷嘴（3 3）, ,靠喷嘴的靠喷嘴的负压吸入一定量的空气，形成了气液混合多相流，由旋流管进口（负压吸入一定量的空气，形成了气液混合多相流，由旋流管进口（

37、4 4）, ,以切线方向进入旋流管（以切线方向进入旋流管（5 5）, ,形成了气液混合流。同时在该过程中，吸形成了气液混合流。同时在该过程中，吸入污水内的空气以气泡的形式迅速吸附待分离物，形成油气聚集物。由入污水内的空气以气泡的形式迅速吸附待分离物，形成油气聚集物。由于气液混合物在旋流管内高速旋转，产生离心力使轻成分的聚集物和重于气液混合物在旋流管内高速旋转，产生离心力使轻成分的聚集物和重成分的水上下分离。污水中污油以油气聚集物的形式从溢流口（成分的水上下分离。污水中污油以油气聚集物的形式从溢流口（6 6）排）排出，油水分离后的水经底流口（出，油水分离后的水经底流口（7 7）流出。）流出。 吸

38、气旋流聚集技术2022-7-581Gas-Liquid Cylindrical Cyclone GLCC由带有倾斜切向入口由带有倾斜切向入口的垂直圆柱管和气液两个出口组的垂直圆柱管和气液两个出口组成。气液混合物由切向入口进入成。气液混合物由切向入口进入GLCC并产生旋流流动，流体在离并产生旋流流动，流体在离心力、浮力和重力的综合作用下心力、浮力和重力的综合作用下分离出气液两相。液体流向器壁分离出气液两相。液体流向器壁并作螺旋线形向下运动，气体流并作螺旋线形向下运动，气体流向中心并从顶部逸出。向中心并从顶部逸出。 2022-7-582GLCC2022-7-583倾斜入口 传统的立式分离器都传统的

39、立式分离器都使用一垂直入口，最近的使用一垂直入口，最近的研究表明倾斜入口将提高研究表明倾斜入口将提高GLCC的性能，原因是减的性能，原因是减小了气体带液率。首先，小了气体带液率。首先，下倾入口有利于分层并提下倾入口有利于分层并提供了在入口喷嘴处的初步供了在入口喷嘴处的初步分离；另外，下倾入口使分离；另外，下倾入口使液体在液体在GLCC内旋转一周内旋转一周后仍位于入口以下，阻止后仍位于入口以下，阻止液 体 与 气 体 一 起 流 向液 体 与 气 体 一 起 流 向GLCC上部。上部。 2022-7-584入口喷嘴n喷嘴是影响气液流动分布以及进入喷嘴是影响气液流动分布以及进入GLCC切向速度的最

40、终因素。切向入口喷嘴形切向速度的最终因素。切向入口喷嘴形式是最难加工的部分，因此相应结构的式是最难加工的部分，因此相应结构的GLCC的价格也十分昂贵。为了优化水力的价格也十分昂贵。为了优化水力性能，在具有相同流通面积的情况下试性能，在具有相同流通面积的情况下试验了几种不同的喷嘴结构，发现同心圆验了几种不同的喷嘴结构，发现同心圆形喷嘴（渐缩管）性能最差，月牙形次形喷嘴（渐缩管）性能最差，月牙形次之，矩形最好。之，矩形最好。2022-7-585双入口 双倾斜入口将入双倾斜入口将入口流预分为两股流动：口流预分为两股流动：低入口的富液流和高低入口的富液流和高入口的富气流。双入入口的富气流。双入口的试验

41、表明中等大口的试验表明中等大小的气体流量（在入小的气体流量（在入口处段塞流转为分层口处段塞流转为分层流）下，气体带液率流）下，气体带液率有明显降低，当气体有明显降低，当气体流量较高时（在入口流量较高时（在入口处为环空流），无多处为环空流），无多大变化。大变化。 2022-7-586液位控制n对于对于GLCC紧凑的几何结构来说，无法拥紧凑的几何结构来说，无法拥有直接有效的适应各种流动条件的液位有直接有效的适应各种流动条件的液位控制。试验中研究几种不同的液位控制控制。试验中研究几种不同的液位控制方案：气相的流动控制、液相的流动控方案：气相的流动控制、液相的流动控制以及两者同时控制。未来的主要工作制

42、以及两者同时控制。未来的主要工作是研制更加稳定有效的液位控制方案。是研制更加稳定有效的液位控制方案。2022-7-587综合分离系统nGLCC可用于部分或完全分离。部分分离使下游的设备可用于部分或完全分离。部分分离使下游的设备得以减小并使其效率提高。特别地，当得以减小并使其效率提高。特别地，当GLCC与多相仪与多相仪表、除砂器和液表、除砂器和液-液水力旋流器一起使用时，其性能更液水力旋流器一起使用时，其性能更优。不管是单独的优。不管是单独的GLCC还是综合分离系统，都可以大还是综合分离系统，都可以大大降低费用和减轻重量，这一点对海上平台来说尤为重大降低费用和减轻重量，这一点对海上平台来说尤为重

43、要，因为建造平台所节省的费用可能是分离装置的好几要，因为建造平台所节省的费用可能是分离装置的好几倍。倍。n另一种综合分离系统是将两个另一种综合分离系统是将两个GLCC串联使用，理论研串联使用，理论研究已预测出其气体带液率可达到理论上的极限值。究已预测出其气体带液率可达到理论上的极限值。n 除了以上的结构改进外，还有如面积可变的入口流道和除了以上的结构改进外，还有如面积可变的入口流道和气液出口结构等，但有关这方面的性能研究结果还比较气液出口结构等，但有关这方面的性能研究结果还比较少。少。 2022-7-588GLCC应用n在石化工业中的应用在石化工业中的应用n在石油工业中的应用在石油工业中的应用

44、 n单相流量计计量用单相流量计计量用GLCC n多相计量多相计量n传统容器式分离器或液塞捕集器预分离装置传统容器式分离器或液塞捕集器预分离装置 n完全代替传统的分离器完全代替传统的分离器 n不完全分离不完全分离 n小型分离系统小型分离系统 n海底应用海底应用2022-7-589在石化工业中的应用 图图 传统转油线流程传统转油线流程 图图 增加增加GLCC后的转油线流程后的转油线流程2022-7-590单相流量计计量用GLCC 2022-7-591多相计量2022-7-592多相计量2022-7-593预分离用GLCC 2022-7-594完全代替传统的分离器 n具有切向入口的立式分离器在油田中

45、已经相当普遍，具有切向入口的立式分离器在油田中已经相当普遍，采用采用GLCC之前的分离器大多庞大而笨重，并带有垂直之前的分离器大多庞大而笨重，并带有垂直的低速切向入口管。切向速度通常很低，以至于重力、的低速切向入口管。切向速度通常很低，以至于重力、离心力和浮力基本平衡而起不到分离的作用。离心力和浮力基本平衡而起不到分离的作用。GLCC硬硬件及软件的发展使其体积减小，改善了立式分离器的件及软件的发展使其体积减小，改善了立式分离器的分离性能，这样节省占地或平台面积、减少投资，对分离性能，这样节省占地或平台面积、减少投资，对海洋油气田的开发具有重要意义。海洋油气田的开发具有重要意义。2022-7-5

46、95不完全分离 n小型小型GLCC更适合于需要气体部分（不完全）分离的场更适合于需要气体部分（不完全）分离的场合，其中一种应用是高压油井中通过不完全分离而产合，其中一种应用是高压油井中通过不完全分离而产生的气体用作低压油井的气举操作。在生的气体用作低压油井的气举操作。在Oklahoma州州的的Chevron石油公司设计的海上气举系统中，石油公司设计的海上气举系统中，GLCC是作为核心装置的，它不需要气体压缩机和气举管线。是作为核心装置的，它不需要气体压缩机和气举管线。 2022-7-596小型分离系统 n小型分离系统通过尺寸及重量的减少使采油成本和油气小型分离系统通过尺寸及重量的减少使采油成本

47、和油气处理费用大幅度降低。另外，去除液体中的大部分气体处理费用大幅度降低。另外，去除液体中的大部分气体会减少液流的扰动，并可以提高下游分离设备（如井口会减少液流的扰动，并可以提高下游分离设备（如井口除砂水力旋流器、原油预分水型和脱水型水力旋流器）除砂水力旋流器、原油预分水型和脱水型水力旋流器）的分离性能，以此提高除砂效果和改善排出水的质量。的分离性能，以此提高除砂效果和改善排出水的质量。目前，某些石油公司正在研究目前，某些石油公司正在研究GLCC与以上几种设备的与以上几种设备的系列组合装置。系列组合装置。nGLCC也可用来控制进入多相泵的两相混合介质气液比也可用来控制进入多相泵的两相混合介质气

48、液比的大小，以此来提高泵效。另一项研究表明，几种的大小，以此来提高泵效。另一项研究表明，几种GLCC与喷射泵的组合装置可以用来从高压多相流油井与喷射泵的组合装置可以用来从高压多相流油井中吸取能量，来提高低压油井的采收率。中吸取能量，来提高低压油井的采收率。 2022-7-597海底应用 GLCC技术对石油工业最大的冲击可能就是在海底分离方技术对石油工业最大的冲击可能就是在海底分离方面的应用。面的应用。Baker.A. C.等人在等人在“The VASPS Subsea Separation and Pumping System”（Trans, Inst. of Chemical Enginee

49、rs, 1992年年1月）一文中得出的结论表明，月）一文中得出的结论表明，“井口分离及泵送是用于采出液长距离输送的热效率最高的一井口分离及泵送是用于采出液长距离输送的热效率最高的一种方法种方法”。在一项最新的研究中，。在一项最新的研究中，Prado等人认为此项技术也等人认为此项技术也适用于浅海及中深海应用。海底应用要求分离器的设计及性能适用于浅海及中深海应用。海底应用要求分离器的设计及性能具有高度的可靠性，要求设备简单、小巧、强度高，且经济性具有高度的可靠性，要求设备简单、小巧、强度高，且经济性好。好。GLCC的优点使其在竞争力极大的众多技术当中表现尤为的优点使其在竞争力极大的众多技术当中表现

50、尤为出色。出色。2022-7-598GLCC的其它优点nGLCC还可以采用双入口、并联或串联等型式，以此来还可以采用双入口、并联或串联等型式，以此来适应不同范围的气液处理量，并降低出口的气体带液适应不同范围的气液处理量，并降低出口的气体带液率和液体带气率，提高率和液体带气率，提高GLCC的分离效果。的分离效果。 2022-7-599原原油油脱脱水水净净化化2022-7-5100原油脱水的基本方法原油脱水的基本方法n原油中水的类型：游离水和乳化水原油中水的类型：游离水和乳化水n原油处理常用的方法原油处理常用的方法n 化学破乳剂化学破乳剂n 重力沉降重力沉降n 加热加热n 机械机械n 电脱水电脱水

51、n n各种常见脱水方法的共同点各种常见脱水方法的共同点创造条件使油水创造条件使油水依靠密度差和所受重力不同而分层。依靠密度差和所受重力不同而分层。2022-7-5101重力沉降脱水重力沉降脱水n原油乳状液经井口加药，管内破乳后，需要把原油同游离水、固原油乳状液经井口加药，管内破乳后，需要把原油同游离水、固体杂质分开，当气油比较大时，这一过程常在油、气、水三相分离体杂质分开，当气油比较大时，这一过程常在油、气、水三相分离器中进行；气油比很小或基本不含气时，常在沉降罐中实施。器中进行；气油比很小或基本不含气时，常在沉降罐中实施。n沉降罐按其外形分为立式和卧式两种。立式沉降罐一般不耐压，沉降罐按其外

52、形分为立式和卧式两种。立式沉降罐一般不耐压，常用于开式流程，有时辅以大罐抽气，使流程的密闭性得以改善。常用于开式流程，有时辅以大罐抽气，使流程的密闭性得以改善。卧式沉降罐则常用于闭式流程。卧式沉降罐则常用于闭式流程。2022-7-5102游离水脱除器游离水脱除器2022-7-5103原油脱水净化原油脱水净化n常压立式含水原油沉降分离罐脱水原理：常压立式含水原油沉降分离罐脱水原理：水洗、沉降水洗、沉降2022-7-5104压力沉降罐压力沉降罐1、油水混合物入口；、油水混合物入口；2、配液汇管；、配液汇管；3、配液管；、配液管；4、槽形板；、槽形板；5、排水管；、排水管；6、集油汇管；、集油汇管；

53、7、壳体；、壳体；8、泄压阀；、泄压阀；9、孔口、孔口2022-7-5105加热处理器加热处理器2022-7-5106电电 脱脱 水水 电脱水常作为原油乳状液脱水工艺的最后环节，在油田电脱水常作为原油乳状液脱水工艺的最后环节，在油田和炼厂中获得广泛使用，如右图。其工作原理为和炼厂中获得广泛使用，如右图。其工作原理为电泳聚结、电泳聚结、偶极聚结、振荡聚结偶极聚结、振荡聚结2022-7-5107 电脱水器的结构和特点电脱水器的结构和特点电脱水器的下电脱水器的下部设有双部设有双 H H型型进油分配器、进油分配器、原油沿水平方原油沿水平方向流出，减少向流出，减少对水层的扰动对水层的扰动油水界面控制：油

54、水界面控制：采用进口的射频采用进口的射频导纳电脱水专用导纳电脱水专用油水界面检测仪，油水界面检测仪，防挂料、防高压防挂料、防高压电场干扰设计，电场干扰设计，检测精确、工作检测精确、工作稳定可靠。稳定可靠。上部设有出油上部设有出油收集器，与双收集器，与双H型进油分配器型进油分配器对称布置，流对称布置，流场均匀，空间场均匀，空间利用率高。利用率高。增大脱水器底增大脱水器底部水层的沉降部水层的沉降空间，强化高空间，强化高温脱出水对含温脱出水对含水原油的破乳水原油的破乳和洗盐作用。和洗盐作用。在电脱水器底部设有放水在电脱水器底部设有放水收集器，它的进水口采取收集器，它的进水口采取了防涡流措施，以免脱水

55、了防涡流措施，以免脱水器排放污水时将油带入放器排放污水时将油带入放水收集器，确保脱出水。水收集器，确保脱出水。电脱水器上部设有电脱水器上部设有网状平板电极组和网状平板电极组和绝缘棒引电装置，绝缘棒引电装置，电极组采用平挂电电极组采用平挂电极，绝缘吊挂采用极，绝缘吊挂采用聚四氟乙烯材料。聚四氟乙烯材料。2022-7-5108电脱水器内电脱水器内部设有冲砂部设有冲砂系统，实现系统，实现不停产冲砂。不停产冲砂。内部设有专用内部设有专用检修通道和检检修通道和检修平台，方便修平台，方便安装和检修。安装和检修。电脱水器上设有高、中、低电脱水器上设有高、中、低液位观察管，用于观察电脱液位观察管，用于观察电脱

56、水器内的油水界面，在自动水器内的油水界面，在自动放水装置调试或仪表检修期放水装置调试或仪表检修期间，通过放水观察孔观察油间，通过放水观察孔观察油水界面，手动控制压力放水水界面，手动控制压力放水阀，调节控制油水界面。阀，调节控制油水界面。2022-7-51092022-7-51102022-7-5111负压排泥技术原理负压排泥技术原理 负压排污泥技术是利用液体射流原理设负压排污泥技术是利用液体射流原理设计的负压排污器来实现的。其原理是：将负计的负压排污器来实现的。其原理是：将负压排污器安装在污水沉降罐底部原排污管与压排污器安装在污水沉降罐底部原排污管与冲泥管之间，当助排液经冲泥管进入负压排冲泥管

57、之间，当助排液经冲泥管进入负压排污器时，形成负压，罐底污泥在负压作用下污器时，形成负压，罐底污泥在负压作用下不断被抽吸并涌入排污器，在与助排液混合不断被抽吸并涌入排污器，在与助排液混合后，从排污管排出。在负压排污泥工艺过程后，从排污管排出。在负压排污泥工艺过程中，不但增加了罐底污泥与排出口之间的压中，不但增加了罐底污泥与排出口之间的压差，而且增加了排出液的流速，助排液与污差，而且增加了排出液的流速，助排液与污泥混合后相对降低了排出液的粘度，增加了泥混合后相对降低了排出液的粘度，增加了流动性，保证了污泥从罐底有效排出。流动性，保证了污泥从罐底有效排出。2022-7-5112目前各油田大力研究排泥

58、技术，其中较为成熟的为负压排泥技目前各油田大力研究排泥技术，其中较为成熟的为负压排泥技术。术。负压排污采用液体射流原理，首先在罐底排污口处安装一个由喷嘴、混合管、扩散管、引泥室组成负压排污采用液体射流原理，首先在罐底排污口处安装一个由喷嘴、混合管、扩散管、引泥室组成的负压排污装置，喷嘴与助排管相连接，混合管、扩散管与排污管连在一起。当助排液经过喷嘴时，的负压排污装置，喷嘴与助排管相连接，混合管、扩散管与排污管连在一起。当助排液经过喷嘴时，由于喷嘴直径很小，助排液将产生节流，使助排液速度增大，压力降低，从而在喷嘴与混合管之间产由于喷嘴直径很小，助排液将产生节流，使助排液速度增大，压力降低，从而在

59、喷嘴与混合管之间产生低压区，罐底污泥在压差作用下将不断涌入低压区，又被高速流动的助排液抽吸进入混合管，然后生低压区，罐底污泥在压差作用下将不断涌入低压区，又被高速流动的助排液抽吸进入混合管，然后经扩散管增压，从排污管排出。在该负压排泥工艺中，不但增加了罐底污泥与排出口之间的压差，并经扩散管增压，从排污管排出。在该负压排泥工艺中，不但增加了罐底污泥与排出口之间的压差，并且还增加了排出液的流速，同时助排液与污泥混合后相对降低了排出液的粘度，增加了其流动性，因且还增加了排出液的流速，同时助排液与污泥混合后相对降低了排出液的粘度，增加了其流动性，因而保证了污泥有效地从排污管中排出。而保证了污泥有效地从

60、排污管中排出。882022-7-5113n负压排污器总长负压排污器总长1800mm，每个可控制，每个可控制20m2的罐底排污面积。在安装负压排污的罐底排污面积。在安装负压排污器时，不用改变现有容器内部结构，安器时，不用改变现有容器内部结构，安装简单，操作方便。装简单，操作方便。n排出的污泥进入污泥池，污泥经单螺杆排出的污泥进入污泥池，污泥经单螺杆泵输送至压滤机，压出的污泥不含水，泵输送至压滤机，压出的污泥不含水，便于存放和运输。便于存放和运输。负压排泥技术负压排泥技术 原来每半年或一年需要采用人工清除水罐的淤泥，如原来每半年或一年需要采用人工清除水罐的淤泥，如果采用了负压排污技术，可不用进行人